NitroClim

Der Klimawandel ist für die Forstwirtschaft besonders problematisch, da hier Anbauentscheidungen für sehr lange Zeiträume getroffen werden müssen. Die Rotbuche, die natürlicherweise einen besonders hohen Anteil in der Waldvegetation Deutschlands hat und daher auch in den letzten Jahrzehnten in der Waldbauplanung stark gefördert wurde, hat sich als empfindlich gegenüber zunehmender Sommertrockenheit erwiesen. Trockene Phasen im Sommer werden jedoch künftig zunehmen, was die Anbaufähigkeit der Buche zumindest regional in Frage stellt. Als weiterer wichtiger Faktor tritt die in den letzten Jahrzehnten stark angestiegene atmosphärische Stickstoffdeposition hinzu. Im Experiment konnten bei der Buche und anderen Baumarten Synergismen nachgewiesen werden, die unter anderem durch verringerte Wurzelbildung Trockenstress verstärken. Eine besonders kritische Lebensphase stellt daher die Etablierung des Jungwuchses dar, in der die Bäume besonders sensitiv auf Umwelteinflüsse reagieren.

Im hier geplanten Vorhaben soll die Bedeutung von Interaktionen zwischen klimatischen Faktoren und der fast überall in Deutschland deutlich erhöhten atmosphärischen Deposition an pflanzenverfügbarem, reaktivem Stickstoff als Risikofaktoren für die Waldverjüngung untersucht werden. Durch eine Kombination von Freilanduntersuchungen auf Verjüngungsflächen im Bestand und in Topfexperimenten unter kontrollierten Bedingungen soll quantifiziert werden, inwieweit die Etablierungsfähigkeit der Rotbuche durch die kombinierte Wirkung von Klimaerwärmung und Stickstoffdeposition im derzeitigen Buchenanbaugebiet eingeschränkt wird. Mit Traubeneiche, Douglasie und Weißtanne werden drei Baumarten in die Untersuchungen eingeschlossen, die potentielle Nachfolgebaumarten für Teilgebiete des Buchenareals sind, in denen der weitere Anbau der Buche (und der Fichte) in einem sich erwärmenden Klima zukünftig ökonomisch zu riskant sein könnte. Mit der geplanten Untersuchung sollen empfindliche Kenntnislücken für die forstliche Planung vor dem Hintergrund geschlossen werden, dass die Verjüngungsphase von Waldbeständen besonders sensitiv gegenüber sich verändernden Standortbedingungen ist und dass die kombinierte Analyse von Klima und Stickstoff als zwei wesentlichen treibenden Kräften des Globalen Wandels in der Forschung bislang noch unterrepräsentiert ist.

Das Vorhaben soll wichtige Erkenntnisse zur forstlichen Planung für den Anbau der Rotbuche und von Traubeneiche und Douglasie als möglichen Nachfolgearten in von der Klimaerwärmung und/oder atmosphärischen Stickstoffimmissionen besonders stark betroffenen Regionen liefern. Das Vorhaben konzentriert sich bewusst im Gegensatz zu vielen anderen Klimawandelstudien nicht auf die Produktivität und Vitalität von Althölzern, sondern des Jungwuchses, der für die nachhaltige Waldbewirtschaftung eine besonders wichtige Rolle spielt.

Das Forschungsvorhaben gliedert sich in zwei Teilprojekte, einem in ein Geländteil in dem die Verjüngung der Rotbuche sowie die der trockenheitstoleranteren potentiellen Ersatzbaumarten Traubeneiche, Douglasie und Weißtanne in 60 Waldregionen West- und Mitteldeutschlands, in abhängigkeit der Stickstoffdeposition und Trockenheit, untersucht werden soll. Das zweite Teilprojekt untersucht diese Fragstellung in einem Mesokosmen-Experiment bei dem die etablierung der Verjüngung der vier Baumarten unter kontrollierten Rahmenbedingungen untersucht werden soll. Dabei werden verschiedene Stickstoffdepositionsraten und Austrocknungsvarianten simuliert.

① West-Ost-Transekt, mit von West nach Ost abnehmender Stickstoffdeposition und Zunahme der Trockenheit. ② Mittel-Tansekt, mit sehr hoher regionaler Variabilität der Stickstoffdeposition und der Trockenheit. ③ Nord-Süd-Transekt, mit von Nord nach Süd abnehmender Stickstoffdeposition und abnehmender Trockenheit.

Die Karten zeigen von links nach rechts, die mittlere Stickstoff-Gesamtdeposition in kg ha^-1 a^-1 für den Zeitraum 2013-2015 (Quelle UBA, 2018), das langjährige Mittel (1961-1990) des Trockenheitsindex (RR/(TM+10)) (Quelle DWD, 2018) sowie die Verbreitung der vorwiegend basenarmen Standorte für Deutschland (Quelle Kolb&Göttlein, BGR, 2020). Die in den drei Kartendarstellungen schattiert hervorgehobenen Bereiche (①②③), zeigen die gewählten Gardient-Transekte, in deren Bereich die Versuchsflächen Auswahl im Projekt NitroClim stattgefunden hat bzw. noch im Gange ist und entlang derer nach Abschluss der Feldaufnahmen die Modellierung durchgeführt werden sollen.

In 60 Buchenwaldregionen Nordwest-, Mittel- und Südwestdeutschlands mit unterschiedlichen Kombinationen aus Klimabedingungen und atmosphärischer Stickstoffdeposition soll die Verjüngung quantifiziert und Vitalitätsparameter erfasst werden. Ferner sollen Topfversuche unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt werden. Die Untersuchungen sollen für die Rotbuche im Vergleich zu zwei trockenheitstoleranteren potentiellen Nachfolgebaumarten (Traubeneiche, Douglasie) in Gebieten, in denen der zukünftige Anbau für die Buche zu riskant erscheint, vorgenommen werden. Soweit möglich (Topfversuch; Freilanduntersuchungen in Südwestdeutschland), soll auch die Weißtanne (primär als Substitutionsart für die Fichte) in die Untersuchungen einbezogen werden. Mit den dabei gewonnenen Informationen sollen Risikogebiete für den Anbau dieser Baumarten in Abhängigkeit von Klima und Stickstoffdeposition identifiziert werden und Handlungsempfehlungen für die zukünftige Baumartenauswahl gegeben werden.

Kontakt:
Mail:        NitroClim@ecology.uni-freiburg.de
Web:       www.ecology.uni-freiburg.de/de/NitroClim
Telefon:    0761/203-97690

Projektleitung:           Prof. Dr. Markus Hauck

Projektkoordination:   Dr. Jörg Niederberger

Projektbearbeitung:    Viktoria Dietrich (Teilprojekt Feldversuch)
                                Andrea Wanninger (Teilprojekt Mikrokosmen-Experiment)
            
Projektlaufzeit:          03/2020 bis 06/2023

Projektförderung:       Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe FNR, Waldklimafonds

Förderkennzeichen:   22218WK32x4